カルシウムイオンによる繊毛運動パターンの制御メカニズム

钙离子对纤毛运动模式的控制机制

基本信息

批准号：
14780547
负责人：
岩楯好昭
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780547/
关键词：
繊毛逆転カルシウム繊毛鞭毛ゾウリムシ細胞テトラヒメナ

项目摘要

繊毛・鞭毛は,原生動物から高等動物の精子や気管に至るまで,真核生物に普遍的に存在する運動器官である。細胞内カルシウムイオン濃度に応じて運動パターンを変えるという大きな特徴を持つ。例えば精子鞭毛は細胞内カルシウムイオン濃度が低いと左右対称な鞭毛打を示すが高くなると左右非対称になる。ゾウリムシなど繊毛虫類は細胞内カルシウムイオン濃度上昇によって繊毛打方向を逆転(繊毛逆転)させ,後ろ向きに遊泳する。この細胞内カルシウムイオン濃度による繊毛・鞭毛運動の制御の仕組みはまったく分かっていない。ゾウリムシでは繊毛逆転のみならず,細胞収縮・エキソサイトーシスもカルシウムイオンによって誘発される。これら3つの細胞機能はそれぞれ独立に制御されているが,カルシウムイオンのみによってどのように独立に制御されているのかは分かっていなかった。本研究で,我々は,ケイジドカルシウムを注入したゾウリムシにごく弱い紫外線を当て続け,緩やかに細胞内カルシウム濃度を上昇させ,その過程を高速ビデオに記録した。すると,細胞はカルシウム濃度依存的に収縮し続け,繊毛はある時点で全か無か的に逆転した。以上の結果から,ゾウリムシの細胞収縮・繊毛逆転に関して,細胞収縮はカルシウム濃度依存的に起こる一方,繊毛逆転は細胞収縮に比べ極めて狭いカルシウム濃度の変化で生じることが強く示唆される。また,細胞体収縮が始まるカルシウム濃度は,繊毛逆転が起きるカルシウム濃度よりも低いことが分かった。このゾウリムシの細胞機能の制御機構は,単一の細胞でカルシウムという単一の細胞内信号を使っていても,その作用機構が異なる典型的な例といえるだろう。本研究の成果は,11.研究発表の他,現在国際学術誌に投稿のため原稿執筆中である。

纤毛和鞭毛是在真核生物中普遍存在的肌肉器官，从原生动物到高等动物的精子和气管。它具有根据细胞内钙离子的浓度改变运动模式的主要特征。例如，当细胞内钙离子浓度较低时，精子鞭毛表现出对称鞭毛，但是当细胞内鞭毛时，当细胞内钙离子浓度升高时。由于细胞内钙离子浓度增加并向后游泳，纤毛（例如par象大象）逆转了纤毛的方向（反向纤毛）。根本不知道细胞内钙离子浓度控制纤毛和鞭毛运动的机制。在甲虫中，钙离子不仅纤毛逆转，而且细胞收缩和胞吐作用也是由钙离子诱导的。尽管这三个细胞函数是独立控制的，但尚不清楚它们如何独立地由钙离子独立控制。在这项研究中，我们继续将非常弱的紫外线暴露于笼中注射钙钙的黑甲，缓慢增加细胞内钙的浓度，并在高速视频上记录该过程。然后，细胞继续以钙浓度依赖性方式收缩，在某个时候将纤毛完全反转或不完全逆转。以上结果强烈表明，关于细胞收缩和纤毛逆转，细胞收缩以钙浓度依赖性方式发生，而与细胞收缩相比，纤毛逆转的钙浓度的变化非常狭窄。还发现，在细胞体收缩开始的钙浓度低于纤毛逆转的钙浓度。即使单个细胞使用单个细胞内信号称为钙，这种控制细胞功能的机制也是不同作用机理的典型示例。目前，这项研究的结果是在11月份出版的。除了提出研究外，目前还写了这些结果以提交国际学术期刊。